穴明け工具支持体及びカラーリング方法

本発明は削岩(rock drilling)に使用される穴明け工具(drilling tool)の支持体に関する。支持体は送りビームの前端部に配置され、特に穴明けのカラーリング(collaring)中において工具を支持するために使用される。支持体は支持面を有しており、支持面は工具の外面に近接して設置することができる。支持体は支持位置とアイドル位置とを有する。これらの位置の間で、支持体をアクチュエータによって動かすことができる。

本発明はさらに、穴明け工具が支持体によって支持されるカラーリング方法に関する。

本発明の分野は独立請求項の前提部分において、より具体的に規定されている。

鉱山及びその他の作業現場において、穴明け機械は岩石表面及び土壌内に穴を明けるために使用される。穴明け機械は、穴明け中に穴明け工具を回転させるための回転装置を有する。数多くの穴明け用途において、穴明け機械はまた、工具への衝撃パルスを発生させるためのパーカッション装置を含んでいる。穴明け工具は、支持体によって穴明け中に支持されることができる。しかし、現在の支持体にはいくつかの欠点がある。

本発明の目的は、穴明け工具を支持するための新規の改善された支持体を提供することである。さらなる目的は、新規の改善されたカラーリング方法を提供することである。

本発明による支持体は、支持体の支持要素が、少なくとも穴明け中にダスト除去システムの吸引ハウジング内部に配置され、これにより支持要素が吸引ハウジングの内面によって取り囲まれることを特徴とする。

本発明による方法は、少なくともカラーリング中に吸引ハウジングによって支持体を取り囲み、そして穴明け工具を支持するための支持位置へ、そしてアイドル位置へ支持体を動かすために、支持体と吸引ハウジングとの相互の相対運動を生じさせることを特徴とする。

開示された解決手段の意図は、穴明け工具が、送りビームの前部に配置された支持体で支持されることである。送りビームの前部はまた、ダスト除去システムの一部である吸引ハウジングを含んでいる。支持体は、少なくとも穴明け中には吸引ハウジング内部に位置するように配置される。すなわち、支持要素は少なくとも穴明け中には吸引ハウジング内部にあり、吸引ハウジングの内面によって取り囲まれる。

開示された解決手段の利点は、支持体を送りビームの最前端に近接して配置し得ることである。支持体と穴明け工具のドリルビットとの間隔が短いので、穴明け工具をカラーリング穴明けのために適切に支持することができる。改善された工具支持体は穴明け精度を改善し、工具の損傷を防止することができる。

一実施態様によれば、支持要素は吸引ハウジング内部に継続的に位置している。支持要素は、アイドル位置にあるときに吸引流を妨げないように設計されていてよい。

一実施態様によれば、支持要素は吸引ハウジングに対して回転可能に配置されていて、アクチュエータが、吸引ハウジング内部の支持要素を支持位置及びアイドル位置に旋回させるのを可能にする。支持体は、カラーリング穴明けの間、支持位置へ旋回させられるようになっている。穴明けが適切に開始されると、支持体の必要性が減り、支持体をアイドル位置へ旋回させることができる。

一実施態様によれば、支持要素は穴明け中にのみ吸引ハウジング内部に位置する。

一実施態様によれば、支持要素は少なくとも穴明け中に吸引ハウジング内部に位置している。吸引ハウジングは、岩石穴明け装置に面した第1の上端部と、反対方向に面した第2の下端部とを有している。穴明け中、支持要素は、吸引ハウジングの内面によって仕切られた空間内部にある。さらに、吸引ハウジングの軸方向で見ると、支持要素は吸引ハウジングの上端部と下端部との間に配置されている。

一実施態様によれば、吸引ハウジングは、岩石穴明け装置に面した上側の第1端部と、反対方向に面した下側の第2端部とを有している。吸引ハウジングの第1端部は、吸引ハウジング内部の空間を仕切る上側の内面を含んでいる。支持要素は、吸引ハウジングの上側の内面に対して別個の要素である。支持要素は、上述の上側の内面と、吸引ハウジングの第2開口との間に配置されている。

一実施態様によれば、吸引ハウジングは、少なくとも穴明け中にその内部に支持要素が配置される空間を形成する一体的なただ1つの要素である。

一実施態様によれば、支持体は2つ又は3つ以上の支持エレメントを含む。これらの支持要素は、工具のための支持を可能にするために互いに向かって動くように配置されており、またアイドル位置に向かって反対方向に動くように配置されている。支持要素は、例えば穴明け工具の長手方向軸線に対して横方向に線状に動かされてよい。さらに、支持要素は、穴明け工具に面した湾曲接触面を有していてよい。

一実施態様によれば、支持体はただ1つの支持要素を含む。

一実施態様によれば、支持体はただ1つの支持要素を含み、支持要素は開口を備えており、開口を通って穴明け工具が配置されるのが可能になり、これにより、穴明け工具は支持要素によって取り囲まれる。支持要素は穴明け工具を取り囲む連続的な要素であってよく、或いは別の解決手段では、支持要素は周囲構造内にギャップを含んでいてよい。

一実施態様によれば、支持体はただ1つの支持要素を含み、支持要素は少なくとも2つの接触面を備えている。支持面は剛性的な機械的結合によって互いに結合されている。

一実施態様によれば、支持要素は環状形態を有している。吸引ハウジング内部の吸引流は、吸引ハウジングの中央部分内で強力である。支持要素が環状構造を有する場合、これはアイドル位置にあるときには吸引ハウジングのエッジゾーンに位置決めされ、これにより支持要素は吸引流を妨げることがない。環状構造の更なる利点は、これが強い単純な構造を可能にすることである。

一実施態様によれば、支持要素はスリーブ状形態を有している。スリーブはリング形断面を有してよく、ひいては円形又は楕円形の周囲を含んでよい。スリーブ状支持要素は前面と端面と側面とを有している。前面及び端面はスリーブの横方向で壁厚を有し、側面はスリーブの長手方向で長さを有している。さらに、スリーブ状支持要素の長さは、支持要素の面の壁厚の少なくとも2倍である。支持要素の前面は、支持要素がアイドル位置にあるときに吸引流方向にある。スリーブの前端部の面積は著しく小さく、これにより支持要素はアイドル位置にあるときには吸引流を妨げることはない。しかし支持要素に必要な剛さを与えるようにスリーブの長手方向長さを寸法設定することができるので、スリーブは剛性であってよい。スリーブの長手方向寸法は、支持要素がアイドル位置にあるときに吸引ハウジング内部の吸引流に対して流れ抵抗を引き起こすことはない。

一実施態様によれば、支持要素はスリーブ状形態を有しており、そして支持要素は第1接触面及び第2接触面を備えており、第1接触面及び第2接触面はスリーブの互いに対向する側に配置されている。スリーブの側面は第1開口及び第2開口を備えている。これらの開口は、第1接触面及び第2接触面として役立つ。第1開口及び第2開口がスリーブ状支持要素の互いに対向する側に配置されている。第1開口は支持要素の前面に向かって開いており、第2開口は支持要素の後面に向かって開いている。第1及び第2開口は長手方向溝であってよい。或いは、第1及び第2開口は切欠きであってもよい。溝又は切欠きは湾曲した底面を有していてよく、この底面は接触面として役立つ。接触面が湾曲していることにより、工具と接触面との間に生じ得る接触が構成部分間に点荷重を招くことがなく、より大きい接触面が存在し得る。

一実施態様によれば、支持要素は環状形態を有している。従って、支持要素は例えばスリーブ状形状を有していてよい。さらに、支持要素は、穴明け工具及び穴明けパラメータを測定するための1つ又は2つ以上のセンサ又は測定装置を備えていてよい。支持要素は、穴明け工具が支持要素によって物理的に導かれる状況において、穴明け工具から支持要素へ導かれる力を割り出す測定手段を含むことができる。このタイプの測定は、支持要素が支持位置にあるときに実施してよい。支持要素が穴明け工具の周りの均一な構造であるため、環状支持要素に測定コイルを備えることが可能である。測定コイルは、例えば穴明け工具内で伝達される衝撃パルスを測定するのを可能にする。このタイプの測定は、支持要素がアイドル位置にあるときに実施してよい。

一実施態様によれば、支持要素は2つの回転軸によって吸引ハウジングに支持されており、回転軸が互いに対向する側に配置され、共通の中心軸線を有している。2つの回転軸は支持要素の剛性的な支持を保証する。

一実施態様によれば、支持要素はただ1つの回転軸によって吸引ハウジングに支持されている。回転軸は十分に剛性であるように寸法設定することができる。

一実施態様によれば、支持要素が水平方向位置と鉛直方向位置との間で回転させられる。支持要素の水平方向位置はアイドル位置として役立ち、そして鉛直方向位置が支持位置として役立つ。支持要素は90°旋回させてよい。

一実施態様によれば、アクチュエータは圧力媒体作動式シリンダである。典型的には、岩石穴明けユニットにおいては液圧流体及び圧縮空気が利用可能である。圧力媒体作動式アクチュエータを使用するために、特別な配置は必要でない。

一実施態様によれば、アクチュエータは圧力媒体作動式シリンダである。シリンダは信頼性高い低廉な力装置である。

一実施態様によれば、アクチュエータは圧力媒体作動式モータである。

一実施態様によれば、アクチュエータは電動モータである。

一実施態様によれば、アクチュエータは電動直線力部材である。

一実施態様によれば、支持体は、アクチュエータの転移運動を支持要素へ伝達するための少なくとも1つの転移要素を含む。転移要素はクランク状形態を有していてよい。

一実施態様によれば、支持体は、岩石穴明けユニットの送りビームの遠位端部に配置されている。送りビームの最も外側の端部には、被穴明け面に送りビームを支持するための接触要素が位置している。送りビームの接触要素は爪、パッド、支持プレート、又は任意の他の物理的支持要素であってよい。これは送りビームの最も外側の端部を形成する。吸引ハウジングは送りビームに配置されており、開口を含んでいる。開口は、これを通して穴明け工具が送られるのを可能にする。支持体は、送りビーム集成体の接触要素と吸引ハウジングの上側開口との間に配置されている。

一実施態様によれば、吸引ハウジングは送りビーム集成体に対して相対運動可能である。支持体は吸引ハウジング内部に継続的に位置している。従って、支持体は吸引ハウジングと一緒に動かされるように配置されている。

一実施態様によれば、吸引ハウジングは送りビーム集成体に対して相対運動可能である。吸引ハウジングはアイドル位置と作業位置とを有しており、そしてアイドル位置では、吸引ハウジングは作業位置よりも接触要素からの距離が大きい。支持体は送りビーム集成体の遠位端部に取り付けられていて、接触要素と吸引ハウジングとの間に配置されている。吸引ハウジングが接触要素により近い作業位置へ動かされると、支持体は吸引ハウジングによって取り囲まれる。

一実施態様によれば、吸引ハウジングは剛性ベースと、吸引ハウジングの最も外側の端部に位置する可撓性接触部分とを含む。従って、第1開口は剛性ベースによって形成され、そして第2開口は可撓性接触部分によって形成されている。可撓性接触部分は、被穴明け面に定着し、ダストが周囲空気へ逃げるのを防止する。可撓性接触部分は、可撓性材料、例えばゴム又はプラスチックから形成することができる。

一実施態様によれば、支持体はパーカッション穴明けに使用されるように意図される。

一実施態様によれば、支持体は回転穴明けに使用されるように意図される。

一実施態様によれば、支持体は表面穴明け装置に使用されるように意図される。

一実施態様によれば、支持体は地下穴明け装置に使用されるように意図される。

一実施態様によれば、支持要素は吸引ハウジング内部で吸引流を導くための流れガイドとして役立つように意図される。支持要素は吸引ハウジングの放出開口に向かって流れを導くことができる。これとは別に、又はこれに加えて、支持要素は、穴明け工具の外面から離れる方向に吸引流又は少なくともその一部を導くように形成されてもよい。これにより、吸引流の掘削破砕片の摩耗攻撃が低減され、穴明け工具の寿命を延ばすことができる。支持要素の幾何学的形状を、所望の案内が達成されるように設計してよい。これとは別に、又はこれに加えて、支持要素は吸引ハウジング内部で、所望の案内が達成される旋回位置へ旋回させることもできる。

上に開示した実施態様を組み合わせて、開示された必要な特徴を備えた所望の解決手段を形成することができる。

添付の図面においていくつかの実施態様を詳述する。

穴明けユニットを備えた岩石穴明けリグを示す側面図である。

吸引ハウジング及び支持体を備えた送りビームの前部を概略的に示す側面図である。

図3は、支持体をアイドル位置で示す概略図である。

図4は、図3と同じ支持体を作業支持位置で示す概略図である。

図5は、アイドル位置にある支持体を、穴明け工具の長手方向で見た状態で示す概略図である。

図6は、支持位置にある支持体を、穴明け工具の長手方向で見た状態で示す概略図である。

図7は、支持体の旋回メカニズムを示す概略図である。

図8は、支持体の旋回メカニズムを示す概略図である。

図9は、吸引ハウジングを送りビームの前端部から見た状態で示す概略図であって、吸引ハウジング内部で支持要素がアイドル位置にある図である。

図10は、吸引ハウジングを送りビームの前端部から見た状態で示す概略図であって、吸引ハウジング内部で支持要素が支持位置にある図である。

図11は、支持体を上方から見て示す概略図であって、支持体が、支持位置とアイドル位置との間で旋回可能にされた2つの支持プレートを含む図である。

図12は、図11に示された支持体を概略的に示す側面図である。

図13は、送りビームの前部を概略的に示す側面図であって、送りビームが定置の支持体と、支持体に対して相対運動可能な吸引ハウジングとを備えた図である。

図14は、穴明け工具の長手方向で見た支持体を示す概略図であって、支持体の支持要素の支持位置を示す図である。

図15は、穴明け工具の長手方向で見た支持体を示す概略図であって、支持体の支持要素のアイドル位置を示す図である。

明確にするために、図面は、開示された解決手段のいくつかの実施態様を単純な形で示している。図中、同様の符号は同様の要素を指定する。

図1は、岩石穴明けユニット2を含む岩石穴明けリグ1を示す。岩石穴明けユニット2はブーム3によって可動キャリア4に結合されていてよい。穴明けユニット2は送りビーム5と送りビーム上に支持された岩石穴明け機械6とを含んでいてよい。岩石穴明け機械6は送り装置7によって送りビーム5上で運動させることができる。岩石穴明け機械6は、工具9を結合するために岩石穴明け機械6の前端部にシャンク8を含んでいる。工具9は1つ又は2つ以上のドリルロッド10と、工具9の遠位端に配置されたドリルビット11とを含んでいてよい。岩石穴明け機械6はさらに、シャンク8とシャンク8に結合された工具9とを回転させるための回転装置12を含んでいる。岩石穴明けが工具の回転R及び送りFに基づいて行われる場合、穴明けは回転穴明けと呼ばれる。しかし、岩石穴明け機械6は、工具9への衝撃パルスを生成するための衝撃装置又はパーカッション装置13を含んでもよい。岩石穴明け機械6がパーカッション装置13を備えていて、パーカッション装置13が工具9の、ドリルビット11とは反対側の端部に配置されている場合、穴明けはトップハンマー穴明けと呼ばれる。

穴明け現場では、1つ又は2つ以上のドリル穴14を穴明けユニット2を用いて掘削する。ドリル穴14は、図1に示されているように鉛直方向に、或いは水平方向又は角度付き方向に掘削することができる。ドリル穴14は岩石又は土壌に掘削されてよい。

穴明け中にはダスト及び掘削破砕片が形成される。このために、岩石穴明けリグ1は、ドリル穴・フラッシング・システムを備えている。このシステムにより、フラッシング流体が穴明け工具9を通ってドリル穴14へ供給されるのが可能になる。岩石穴明けリグ1は、生成されたダストをドリル穴14の開口から取り除くためのダスト捕集システムを含んでいてもよい。送りビーム5の前部5aには吸引ハウジング15が位置している。吸引ハウジング内部には吸引ライン16を通して負圧が形成される。ダストは吸引ライン16を通ってキャリア4へ搬送され、そこで粒子が空気から分離される。吸引ハウジング15は吸引ライン16を接続するための放出ポート17を含んでいる。図から明らかなように、穴明け工具9は吸引ハウジング15を貫通している。送りビーム5の最も前側の端部には接触要素18が配置されている。この接触要素によって、送りビーム5は、被穴明け面に支持される。少なくとも送りビーム5及び接触要素18は送りビーム集成体19を形成する。

岩石穴明けユニット2は、送りビーム5の前部5aで工具9を支持するための支持体Sを含んでいる。支持体Sは、図1に示されているように、接触要素18と吸引ハウジング15の上端部との間に配置されている。支持体が点線で示された位置20にあるならば、支持体は送りビーム集成体19の最も前側の端部から比較的長い距離を置いて配置され、これにより適切な支持は達成されない。

図2は送りビーム5の前部5aを示している。送りビーム5に対して相対運動可能に吸引ハウジング15を配置することができる。吸引ハウジング15はクレイドル21に取り付けることができる。クレイドル21は送りビーム5に支持される。クレイドル21はシリンダ22によって動かすことができる。送りビーム5の位置決め中に、吸引ハウジング15は上側位置にあってよく、穴明け中には下側位置にあってよい。吸引ハウジング15内部には、支持体Sの支持要素SEが配置されている。支持体Sは吸引ハウジング15に沿って動いてよい。支持要素SEはアクチュエータ23によって作動させることができる。アクチュエータは例えばシリンダであってよい。アクチュエータ23は、転移要素24を介して支持要素SEの作業に影響を与えることができる。転移要素24は例えばクランク機構を含んでいてもよい。吸引ハウジングSは、穴明け機械に面する上側の第1開口25と、被穴明け面に面する下側の第2開口26とを有している。工具は開口25及び26を貫通する。支持要素SEは、吸引ハウジング15の内面によって形成された空間内部に配置されている。さらに、図2に示されているように、支持要素SEは、軸方向で見て吸引ハウジング15の上側の第1開口25と下側の第2開口26との間に配置されている。

図3は、スリーブ状の支持要素SEを含む支持体Sを示している。支持要素SEは、回転軸27を中心として旋回させることができる。回転軸27は吸引ハウジング又は任意の他の支持構造に支持することができる。支持要素SEは、アクチュエータ23及び転移要素24によって旋回させることができる。支持要素SEは、図3にはアイドル位置IPで示され、そして図4には作業支持位置SPで示されている。スリーブ状の支持要素SEは、円筒形側面28とリング形の前面29と端面30とを含む。支持要素SEはまた第1接触面31aと第2接触面31bとを備えている。これらの接触面は互いに対向する側に配置されている。側面28は第1開口32aと第2開口32bとを有している。第1開口32aは前面29に向かって開いていて、第2開口32bは後面30に向かって開いている。第1開口32aの底部は第1接触面31aとして役立ち、第2開口32bの底部は第2接触面31bとして役立つ。アイドル位置IPにおいて、スリーブ状の支持要素SEは水平方向位置にあり、穴明け工具9はこれを貫通する。接触面31a及び31bは、穴明け工具9から離れる方向に向いている。支持要素SEを、図4に示された鉛直方向位置に旋回させることができ、これにより、接触面31a及び31bは穴明け工具9の外面に接近させられる。穴明け工具9はこの場合、第1開口32a及び第2開口32bを貫通する。アクチュエータ23は液圧シリンダであってよく、シリンダの生成された直線運動は、転移要素24として役立つクランク機構によって回転運動に変換することができる。

図5〜8には、支持体Sが他の方向から見た状態で示されている。支持体の特徴及び操作は上記の通りである。

図9及び10において、支持体Sは吸引ハウジング15の構造に一体化されている。支持体Sの支持要素SEは吸引ハウジング15内部に配置されている。図9及び10にはアイドル位置IP及び支持位置SPが示されている。吸引ハウジング15は、スライド要素33によって送りビームに支持することができる。

図11は、2つの別個の支持要素SE1及びSE2を含む別の支持体Sを示している。これらの支持要素はプレート状物体であり、横方向回転軸27に対して旋回させることが可能である。支持要素SE1及びSE2の前端部は湾曲した接触面31a及び31bを備えている。支持要素31a及び31bは、アクチュエータによって旋回させることができる。アクチュエータは例えば液圧モータ又は電動モータであってよい。

図12は、図11の支持体Sを側方から示している。アイドル位置IDは点線によって示されている。支持体には吸引ハウジング15が結合されていてよい。この吸引ハウジングも点線で示されている。吸引ハウジング15は支持体Sと一緒に直線運動するように配置されていてよく、或いは吸引ハウジング15だけが動き、支持体Sは動かされないようにすることもできる。図12はさらに、吸引ハウジングの上端部に、放出ポート17に向かって吸引流を導くためのガイドプレート34を配置し得ることを示している。

図13に開示された解決手段では、支持体Sが吸引ハウジング15と一緒に動かされることはない。むしろ支持体Sは好適な支持ブラケット35によって送りビームの下側部分5aに支持される。支持体Sは任意の好適な基礎構造を有してよい。少なくともカラーリング及び通常穴明けの期間中、吸引ハウジング15は、被穴明け面に向かって動かされ、その結果として、吸引ハウジング15はスライドして支持体Sに被さり、これを取り囲むことになる。吸引ハウジング15の下端部には可撓性部分36が位置していてよい。可撓性部分は吸引ハウジング15と表面との間のギャップをシールする。可撓性部分36を異なる形状に成形して、支持体Sに対する吸引ハウジング15の相対運動を可能にすることもできる。

図14及び15には、2つの支持要素SE1及びSE2を備えた更なる支持体Sが、著しく単純化された形で示されている。これらの支持要素は工具9に対して横方向に直線運動させられる。

図面及び関連の説明は本発明の着想を例示するために意図されているにすぎない。本発明の詳細は、特許請求の範囲内で変化することがある。

15 吸引ハウジング 23 アクチュエータ 31,31a,31b 接触面 SP 支持位置 IP アイドル位置 SE 支持要素 S 支持体